[发明专利]一种直流微电网多储能单元的改进均衡控制方法

说明书

本发明涉及电气控制领域，具体涉及一种直流微电网多储能单元的改进均衡控制方法，包括构建直流微电网多储能单元的均衡控制电路，根据自身荷电状态参数构造单调递增函数，将其引入储能单元改进下垂控制环路，形成控制系统的参考电压；参考电压与采样所得的输出电压和输入电流构成双闭环控制系统，由数字控制器输出占空比控制信号，驱动开关功率器件，实现储能单元的无通信自适应下垂控制；本发明采用一种算法应用于储能单元的充电和放电两种工作模式，无需切换，且不需要对接口变换器输出电流进行采样，简化了控制器的设计。

技术领域

本发明涉及电气控制领域，具体涉及一种直流微电网多储能单元的改进均衡控制方法。

背景技术

近年来，作为整合分布式能源、储能元件与功率变换器的供电系统，微电网受到各国学术界的广泛关注。直流微电网作为一种可靠高效的供电方式，凭借其系统可靠性强、传输效率高以及无需考虑相位、无功和谐波问题的优势，成为未来智能配电系统的一种重要形式。

直流微电网作为一种小惯性弱支撑系统，通常容量不大，而且不具备较好的抗干扰能力。为了满足系统的稳定运行、增大容量配置，储能系统中各储能单元(EnergyStorage Units,ESUs)通常分布式并联接入直流母线。但是随着多个储能单元的接入，各单元之间的荷电状态(State of Charge，SoC)的不一致会导致部分储能单元过度充、放电以及系统的频繁投切，从而严重影响到储能单元的使用寿命，甚至危及微电网的稳定性。

随着对直流微电网储能系统研究逐渐深入，有学者提出了基于储能单元SoC的自适应下垂控制，如已公开的文献《直流微电网储能系统中带有母线电压跌落补偿功能的负荷功率动态分配方法》和《State-of-Charge Balance Using Adaptive Droop Controlfor Distributed Energy Storage Systems in DC Microgrid Applications》,将下垂控制中的下垂系数与SoC相关联，通过SoC的实时变化，动态调整下垂曲线，最终实现各储能单元SoC的均衡以及负荷功率的均衡分配。在上述理论基础上，文献《Double-QuadrantState-of-Charge-Based Droop Control Method for Distributed Energy StorageSystems in Autonomous DC Microgrids》将这种自适应下垂控制进一步应用在充电和放电两种模式下。

但上述文献中提出的控制方法忽略了变换器输出端与直流母线之间线路电阻，充电和放电过程所对应的下垂控制表达式不同，储能单元在充电和放电的动态变换过程中，控制器需要频繁切换，增大控制器设计难度的同时，也会给系统的控制效果带来不利影响。

基于此，本发明设计了一种直流微电网多储能单元的改进均衡控制方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述背景技术中提出的问题，提供了一种直流微电网多储能单元的改进均衡控制方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种直流微电网多储能单元的改进均衡控制方法，包括以下步骤：

步骤一：构建直流微电网多储能单元的均衡控制电路，直流微电网多储能单元的均衡控制电路包括DC-DC双向变换电路、输入电流采样电路、输出电压采样电路、A/D转换电路和数字控制器，DC-DC双向变换电路一端连接储能单元，另一端通过线路连接直流微电网的直流母线；

步骤二：储能单元估算自身荷电状态SoC，根据SoC实时参数构造单调递增函数，将其引入储能单元自适应下垂控制环路中，形成改进的参考电压下垂表达式；

步骤三：参考电压与采样的输出电压做比较，经过PI控制器和限幅器，形成电压外环控制；

步骤四：电压外环输出与采样的输入电流做比较，经过PI控制器产生PWM信号，形成电流内环控制；